[发明专利]一种醋酸或醋酸酯催化加氢反应制乙醇的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种醋酸或醋酸酯催化加氢制乙醇的装置及方法，特别是关于一种非石油化工路线的醋酸或醋酸酯加氢生产乙醇的新工艺技术。

背景技术

醋酸是一种环境友好的有机酸，是重要的化学中间体和化学反应溶剂，主要用于制取醋酸乙烯单体(VCM)、醋酐、醋酸酯、对苯二甲酸(用作溶剂)、氯乙酸、聚乙烯醇以及金属醋酸盐等。2010年我国醋酸产能约为600万吨/年，占全球产能的30％，产量360万吨，国内消费量为300万吨。2011年新增醋酸产能约240万吨，而需求量仅为480万吨，醋酸行业产能过剩问题突出，由此也造成了醋酸价格在较长的一段时间内将低位运行。另一方面，我国醋酸的下游需求疲软，消费仍集中在传统应用领域，消费结构没有发生明显变化，没有新的需求增长点来平衡过剩的产能，醋酸行业发展遇到瓶颈，受到前所未有的挑战。因此，积极开发醋酸下游产品，延长产业链，对醋酸行业有着非常重要的意义。

乙醇是重要的大宗化工产品，广泛用于医药、食品、燃料、化工等行业。乙醇消费领域主要集中在白酒和燃料乙醇两大领域，2010年我国乙醇产量为720万吨。目前国内乙醇主要由粮食发酵法得到。近年来，由于粮食生产成本不断升高，导致乙醇的生产成本高(＞8000元/吨)。另外，用粮食生产乙醇也会导致大量粮食消耗，造成粮食危机。乙醇的生产迫切需要开发新的工艺技术。醋酸加氢制乙醇合成方法的开发，能有效的解决醋酸行业上下游结构失调的问题。

专利CN 102149661 A公开了一种使用铂/锡催化剂由乙酸直接选择性制备乙醇的方法。醋酸在加氢催化剂组合物上发生气相反应高选择性生成乙醇。催化剂为负载在二氧化硅、石墨、硅酸钙和二氧化硅氧化铝上的铂和锡金属复合物。反应温度约250℃，乙醇选择性高于90％。

专利CN 102093162A公开了一种用醋酸酯加氢制备乙醇的方法，该方法是在有还原活化的铜基催化剂存在下，在180～300℃的反应温度和1.0～5.0MPa的反应压力下使醋酸酯加氢生成乙醇。所述的铜基催化剂以Cu为活性组分，以SiO₂为载体，以过渡金属或/和碱金属中的至少一种为助剂。但未有反应工艺报道。

专利US 20110082322A1公开了一种醋酸制乙醇的生产方法。该方法采用层式固定床绝热反应器，醋酸和氢气混合后直接在催化床层反应，催化床层也可分为两层，分别装填不同种类的催化剂。该反应系统没有醋酸分段进料的过程，故而无法在保证催化反应区较高氢酸摩尔比的条件下降低系统的氢酸比，造成工艺过程氢气循环量大，压缩能耗高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可工业化生产的醋酸或醋酸酯催化加氢反应制乙醇的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种醋酸或醋酸酯催化加氢反应制乙醇的装置，其特征在于，包括原料储槽、反应器、氢气循环压缩机，所述的反应器内含有至少两级反应区，各级反应区由上至下依次串联设置，每个反应区的物流入口均通过管路连接原料储槽，所述的氢气循环压缩机通过氢气循环管路连接反应器顶部。

所述的反应器设有两个反应区、三个反应区或四个反应区。

所述的装置还包括加热器、换热器和气液分离器，所述的氢气循环压缩机通过氢气循环管路依次连接换热器、加热器后连接至反应器顶部，反应器底部通过管路依次连接换热器和气液分离器，所述的气液分离器气相出口连接氢气循环压缩机。

所述的原料储槽通过多个并联的原料输送管路分别连接反应器的各反应区，其中一路原料输送管路与氢气循环管路并联后通过换热器连接至反应器顶部，其余原料输送管路直接连接反应器或经换热器换热后连接反应器。

一种采用上述装置催化加氢反应制乙醇的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)原料储槽中的原料分成多股，其中第一股原料与氢气循环压缩机中的氢气混合后，经加热器加热至反应温度后从反应器顶部进入第一反应区进行反应，第一反应区出口物流与第二股原料在下一级反应区上方混合后，达到反应温度后进入下一级反应区反应，各级反应区中氢酸摩尔比(20～150)∶1，各级反应区的反应压力为1.5～3.5MPa，反应温度为200～400℃，反应重量空速为0.1～10小时^-1；

(2)经过反应器中各级反应区反应后的产物经过换热器换热后进入气液分离器分离，气相与新鲜氢气经氢气压缩机增压作为第一催化反应区进料，液相产物为产品。

所述的原料储槽中的原料为醋酸、醋酸甲酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合。